کاربرد الگوریتم کنترل موقعیت/ نیرو در اصلاح مسیر ربات های دوپا برای حرکت روی سطح ناصاف

شباهت ساختاری ربات های انسان نما به انسان، کاربردهای بالقوه و متنوعی را برای این ربات ها ایجاد می کند. این مساله باعث شده که در یکی دو دهه ی اخیر توجه بسیاری از محقیقن در دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی سراسر دنیا به این شاخه از علم رباتیک معطوف باشد. اگرچه یکی از مزیت های اصلی ربات های انسان نما نسبت به سایر انواع ربات ها، توانایی آن ها در عبور از سطوح ناهموار می باشد، اما با توجه به پیچیدگی مساله حفظ پایداری، در این حوزه پیشرفت های کم تری حاصل شده به گونه ای که اغلب وجود انحرافی اندک در سطح نیز می تواند منجر به سقوط ربات گردد. در این پایان نامه بهبود حرکت ربات های دوپا بر روی سطوح ناصاف مورد توجه قرار گرفته و برای این منظور یک مدل هفت عضوی صفحه ای که به چهار سنسور نیرو در پاها مجهز می باشد، در نظر گرفته شده است. این چهار سنسور در پاشنه و پنجه هر پا قرار گرفته و از اطلاعات آن ها برای تشخیص وجود ناهمواری در سطح استفاده می شود. طراحی مسیر اولیه ربات بر مبنای حرکت روی سطح صاف انجام شده است. در این تحقیق کنترل کننده موقعیت/ نیرویی ارائه می شود که بر اساس خطای تعقیب نیروهای مطلوب به اصلاح مسیر پایه اولیه می پردازد. این کنترل کننده از سه قسمت اصلی تشکیل شده است. قسمت اول یک کنترل کننده مدار بسته موقعیت برای تعقیب مسیر مطلوب، قسمت دوم کنترل کننده مدار باز نیرو برای جبران نیروهای اعمالی به پاها و قسمت سوم یک کنترل کننده مدار بسته نیروی قابل تنظیم می باشد. در این کنترل کننده خاصیتی نهفته است که در صورت ایجاد شدن خطای تعقیب نیرو در پاها، به صورت خودکار با اصلاح موقعیت ربات، در جهت جبران خطای نیرو عمل می نماید. این اصلاح مسیر باعث بهبود انطباق ربات با ناهمواری شده و برای رباتی که ارتفاع آن در حالت ایستاده 1.2mاست، عبور از فرورفتگی هایی به عمق 4.5cm و برآمدگی هایی با ارتفاع حداکثر 3.5cm را ممکن می سازد. به منظور بهبود بیشتر حرکت ربات روی سطوح ناهموار کنترل کننده دیگری نیز ارائه می شود. این کنترل کننده علاوه بر دارا بودن ویژگی های کنترل کننده قبلی، امکان کنترل کننده مستقل مسیر مفصل ران و زاویه ی مطلق بالاتنه را نیز فراهم می کند. این ویژگی کنترل کننده، ربات را قادر می سازد که بر برآمدگی هایی با حداکثر ارتفاع 7cm و فرورفتگی هایی به عمق حداکثر 11cm به صورت پایدار قرار گیرد. در این پایان نامه برای استخراج معادلات حرکت ربات از نرم افزار متلب و برای شبیه سازی های عددی از نرم افزار شبیه ساز یوبوتیکز استفاده می شود.